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第3の素粒子「エニオン」の存在を初確認! グーとパーしかない世界にチョキが現れたような衝撃

2021.01.27 Wednesday

2020.07.11 Saturday

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物質を作るフェルミオン(グー)、物質間の力を伝えるボゾン(パー)、新たに確認されたエニオン(チョキ)/Credit:depositphotos

point
  • この宇宙の素粒子は全てフェルミオンとボソンにわけられるはずだった
  • しかしどちらにも分類できないエニオン準粒子の存在が確認された
  • エニオンは電子の3分の1の電荷を運べるために次世代の電子部品になりうる

新たな研究によって、40年前に理論が提唱されていた素粒子「エニオン」の存在が確認されました。

現在の私たちの科学技術は、この世界の物質は「フェルミオン」と「ボソン」の2種類の粒子にわけられるという前提の元に発展を続けてきました。

子どもたちがグループわけに使う「ぐっとっぱ(地方のよってはぐっぱーじゃすなど)」に登場するグー(フェルミオン)とパー(ボソン)のような関係性です。

しかし今回の研究により確認されたエニオンには、グループわけにチョキとして参加する価値があり、科学発展の前提条件に劇的な変化を生む可能性があります。

凝縮系理論家の大家であるローズナウ教授は7月3日に「Nature」に掲載された記事の中において、エニオンの確認をヒッグス粒子の観測と同じくらい魅力的な事件だと述べていました。

最高の変わり者、エニオン準粒子とは?

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現在発見されている素粒子はヒッグス粒子を入れて18種類。ヒッグスはどちらかといえばボソンに分類される/Credit:名古屋大学

エニオンは準粒子と呼ばれるカテゴリーに分類されます。

準粒子は素粒子的でありながら素粒子でないという、微妙な立ち位置にある粒子を差します。

また準粒子は常識外れな性質を持つものが多く、たとえば単極磁気の準粒子には磁極が1つしかありません。

これは磁石は割っても割ってもN極とS極がある……とする既存の常識に反します。

準粒子と知られているもので有名なのは、近年物理学界で大流行しているマヨラナ準粒子です。こちらはなんと、反粒子としての性質を持っています。

しかしエニオンはさらに奇怪です。

これまでの見解では、この宇宙に存在する全ての素粒子は、電子・陽子・中性子といった物質を作るタイプ(フェルミオン)と、電磁波のような力を伝えるタイプ(ボソン)の2種の粒子しかないとされていました(上の図参照)。

ですがエニオンはそのどちらでもありませんでした。

さらにエニオンは通常の三次元空間では発生せず、極薄の二次元的なシート内でのみ「電子の集団状態」として生成されるという、極めてピーキーな性質があったのです。

またエニオンは電子と同じように電流をうみだしますが、1ユニットのエニオンが運ぶ電荷は1個の電子の3分の1になります

この性質は非常に重要なことで、私たちの科学技術は、電荷の最低単位を電子1個ぶん(e)としてきました。

ですが半導体内部に電子の代わりにエニオンを流すことで、電荷の最低単位をより細かくすることが可能になります。

もしかしたら未来では「電子」部品という名前は時代遅れになり、エニオン部品あるいは準粒子部品が市場を埋め尽くしているかもしれません。

次ページどうやってエニオンの存在をとられたか?

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